率动态平衡，最终启动大 容量火电机组，对外逐步恢复电网。
[0043] 在步骤60)中，维持功率动态平衡的过程包括：将移动柴油发电车接入风电场母 线中，通过恒电压恒频率（V/f)控制，使移动柴油发电车为风电场建立恒定的电压和频率。 通过调整移动柴油发电车输出的无功功率，改变输电线路上的无功功率，维持无功功率平 衡，起到电压调整的作用。通过调整双馈风机输出的有功功率和移动柴油发电车输出的有 功功率，改变潮流中的有功功率，维持有功功率平衡，并实现调整频率作用。
[0044] 上述实施例的风电场参与电网黑启动时的恢复路径方法，以恢复火电厂辅机系统 为目标，考虑了风电场在黑启动过程中功率动态平衡问题，通过在黑启动初期由风电场侧 小容量移动柴油发电车先向对侧火电厂容量最大的辅机供电，并启动部分风机为其余风机 辅机供电，再通过有序地启动其余风机以启动火电厂其余辅机，确保风电场作为黑启动电 源的可行性。与传统的黑启动恢复路径相比，该恢复路径利用移动柴油发电车抵御火电厂 大容量辅机启动造成的冲击，并且降低对移动柴油发电车容量的要求。因此，研究风电场参 与电网黑启动时恢复路径的选择既可以避免增加储能设备造成的巨大经济投入，又可以提 升以风电场作为黑启动电源的稳定性。
[0045] 下面例举一实施例。
[0046] 图1中的电网黑启动系统，包括：并联的风电机组支路、移动柴油发电车以及火 电厂辅机，风电机组通过风机箱变连接到风电场35kV母线上，移动柴油发电车并联设置在 35kV母线上，该系统通过输电线路与火电厂相接。
[0047] 通过在黑启动初期由风电场侧小容量移动柴油发电车先向对侧火电厂部分辅机 供电，并启动部分双馈风机为其余双馈风机辅机供电，再通过有序地启动其余双馈风机，以 启动火电厂其余辅机。
[0048] 经过测算，双馈风机辅机（控制、变桨、偏航等系统）容量在极端情况下为150kW， 后备工作时间取2小时，则双馈风机外部电源容量为300kW。以100MW火电机组为例，其最 大容量辅机占到4%，考虑适当余量及风机励磁系统的用电，移动柴油发电车容量最小可至 6MW。以此容量的移动柴油发电车能成功为火电厂容量最大的辅机和2-3台双馈风机辅机 供电。
[0049] 在满足风力达到启动风速及上述条件下，双馈风机自启动。
[0050] 本实施例方法针对风电场启动过程中功率动态平衡问题以及电能质量问题，采用 电力设备进行调整的方法，无功功率平衡及电压调整主要依靠移动柴油发电车，有功功率 平衡及频率调整主要依靠风电机组及移动柴油发电车，其工作方式如下：
[0051] (1)无功功率平衡及电压调整
[0052] 在黑启动初期，通过对移动柴油发电车采用V/f控制（恒电压恒频率控制），为系 统建立恒定的电压，移动柴油发电车输出一定无功功率平衡线路上的充电功率。在启动火 电厂辅机的过程中，移动柴油发电车发出大量无功功率，通过改变输电线路中的无功功率 以补偿辅机启动造成的电压降，提升末端电压。其原理公式如下：
[0053]
[0054] 其中，A为输电线路的始端电压，U2为输电线路的末端电压，R为输电电路上的电 阻，X为输电电路上的电抗，PiS输电线路的始端有功功率，Q:为输电线路的始端无功功率， QgS移动柴油发电车增发的无功功率。
[0055] (2)有功功率平衡及频率调整
[0056] 黑启动初期，由移动柴油发电车为系统提供电压和频率支持，相当于平衡节点。黑 启动过程中频率的调整主要依赖对系统中有功功率的调整。风电机组启动时，双馈风机辅 机和励磁所需的功率由移动柴油发电车提供。部分风机启动限功率运行时，通过改变双馈 风机的控制策略，使其输出功率在额定功率的10%，发电功率为其余双馈风机的辅机供电， 出现的功率缺额由移动柴油发电车平衡。当对侧火电厂逐步启动其余火电厂辅机时，调整 风机控制策略，开始对外输出有功功率，由于风机输出响应较慢出现功率缺额，由移动柴油 发电车辅助以促进有功功率动态平衡。
[0057] 该实施例的风电场参与电网黑启动时的恢复路径方法，通过在黑启动初期由风电 场侧小容量移动柴油发电车先向对侧火电厂容量最大的辅机供电，并启动部分双馈风机为 其余双馈风机辅机供电，再通过有序地启动其余双馈风机以启动火电厂其余辅机，确保风 电场作为黑启动电源的可行性与稳定性。
[0058] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该 了解，本发明不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进 一步说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和 改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由权利要 求书及其等效物界定。
【主权项】
1. 一种风电场参与电网黑启动时选择恢复路径的方法，其特征在于，所述的风电场包 括双馈风机、双馈风机辅机和移动柴油发电车，根据所启动的火电厂容量不同，移动柴油发 电车的容量为6 -KMff;火电厂包括火电厂辅机和发电机； 该方法包括以下步骤： 步骤10)当电力系统发生故障停电时，判断是否采用风电场作为黑启动电源，如果是， 则进入步骤20)，如果否，则采用传统的黑启动电源启动大容量火电机组，对外逐步恢复电 网； 步骤20 )启动风电场中移动柴油发电车，将移动柴油发电车接入至风电场内母线，建立 恒定的频率和电压； 步骤30)启动风电场中的部分风电机组辅机和火电厂中容量最大的一台辅机； 步骤40)将风电场中的双馈风机分为两部分，先启动一部分双馈风机，使该部分双馈风 机限功率运行，移动柴油发电车和该部分双馈风机发电功率为所有双馈风机的辅机供电； 步骤50)启动另一部分双馈风机，调整另一部分双馈风机偏航系统，使其输出功率为 〇,火电厂中最大容量的辅机与风电场形成区域内功率平衡的系统； 步骤60)逐步启动火电厂其余辅机，并控制风电场中的风机对火电厂输出有功功率，同 时，移动柴油发电车对火电厂输出有功功率，维持火电厂功率动态平衡，最终启动大容量火 电机组，对外逐步恢复电网。2. 根据权利要求1所述的风电场参与电网黑启动时选择恢复路径的方法，其特征在 于，所述的步骤10)中，判断是否采用风电场作为黑启动电源的方法为：获取N时间内的持 续实测平均风速，将实测平均风速和风电场的启动风速作比较，如果实测平均风速〈风电 场的启动风速，则采用传统的黑启动电源启动大容量火电机组，对外逐步恢复电网；如果实 测平均风速多启动风速，则采用风电场作为黑启动电源，对外逐步恢复电网。3. 根据权利要求2所述的风电场参与电网黑启动时选择恢复路径的方法，其特征在 于，所述的N为20- 40分钟。4. 根据权利要求1所述的风电场参与电网黑启动时选择恢复路径的方法，其特征在 于， 所述的步骤10)中，传统的黑启动电源为水电机组或具有自启动能力的火电机组。5. 根据权利要求1所述的风电场参与电网黑启动时选择恢复路径的方法，其特征在 于，所述的步骤30)中，启动火电厂中最大容量的一台辅机的过程为：闭合风电场主变、中 间输电线路及火电厂主变的断路器，向火电厂厂用母线供电，从而启动火电厂中最大容量 的一台辅机。6. 根据权利要求1所述的风电场参与电网黑启动时选择恢复路径的方法，其特征在 于，所述的步骤40)和步骤50)中，启动双馈风机过程具体如下： 闭合双馈风机网侧变换器的断路器，启动网侧变换器，取网侧电流与直流侧电压作为 输入量，并建立稳定的直流电容电压； 闭合转子侧变换器的断路器；转子侧变换器工作，使定子输出电压跟踪电网电压； 待定子输出电压与电网电压同步后，闭合定子侧断路器，实现双馈风机的启动。7. 根据权利要求1所述的风电场参与电网黑启动时选择恢复路径的方法，其特征在 于，所述的步骤60)中，维持功率动态平衡的过程包括： 通过调整移动柴油发电车输出的无功功率，改变输电线路上的无功功率，维持无功功 率平衡，起到电压调整的作用； 通过调整双馈风机输出的有功功率和移动柴油发电车输出的有功功率，改变潮流中的 有功功率，维持有功功率平衡，并实现调整频率作用。
【专利摘要】本发明公开了一种风电场参与电网黑启动时选择恢复路径的方法，步骤10）当停电时，判断是否采用风电场作为黑启动电源；步骤20）启动风电场中移动柴油发电车，建立恒定的频率和电压；步骤30）启动风电场中的部分风电机组辅机和火电厂中容量最大的一台辅机；步骤40）启动一部分双馈风机，移动柴油发电车和该部分双馈风机发电功率为所有双馈风机辅机供电；步骤50）启动另一部分双馈风机，火电厂中最大容量的辅机与风电场形成区域内功率平衡的系统；步骤60）逐步启动火电厂其余辅机，最终启动大容量火电机组，对外逐步恢复电网。该方法克服现有风电场参与电网黑启动中，黑启动电源不稳定及需要配置储能设施后造成的巨大投资。
【IPC分类】H02J3/38
【公开号】CN105186569
【申请号】CN201510680946
【发明人】汤奕, 刘煜谦, 冯祎鑫
【申请人】东南大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年10月19日